化学（心得）之化学教学中观察与思维能力培养初探

化学（心得）之化学教学中观察与思维能力培养初探

化学论文之化学教学中观察与思维能力培养初探 ‎ ‎[摘要]本文是笔者结合自身的教学实际经验，就如何培养学生的观察能力和思维能力以及如何将二者融合统一，来提高学生的综合能力和全面素质，谈了几点肤浅的看法。‎ ‎[关键词]观察能力  思维能力  空间想象能力  创新能力  信息转换能力 化学实验 ‎ ‎ 观察，是人类认识世界的开端，是探讨和发现大自然奥秘的前提，是获取知识、发现问题的源泉，更是思维的基础。‎ 化学学科中的观察包括对实验现象、实物、模型、图形、图表以级自然界、生产、生活中的化学现象的现象。通过对这些事物的观察获取有关的感性认识和印象，并对这些感性认识进行初步加工和记忆。对自然、科学、生产和生活中化学现象的观察，是丰富和获取化学知识、探求事物发生变化的原因的重要手段，是扩大化学知识面并使其紧密联系社会实际、加深知识理解的重要途径。对观察结果的初步加工能力，它强调从观察中提取事物的特征和归纳同类事物的共性或归纳出表象的简单规律，初步加工形成对有关事物及其简单规律的正确描述，并形成记忆和判断。化学学科中的观察能力，它要求突出“深刻”‎ 二字，不仅要注意到现象，还应考虑到现象后面的本质，这样才能完成一个全面、深刻的观察。‎ 二十一世纪是知识经济时代，需具有创新精神和实践能力的高素质人才。创新能力的关键，是创造性思维，而创造性思维是在观察基础上进行的。只有使观察与思维互相渗透，才能促进学生的想象力，有利于创造性思维的形成。在化学教学中，我们要特别注意培养学生的观察能力，要将观察能力的培养起始于平时的教育教学之中，要培养学生的观察兴趣，养成乐于观察、勤于观察、善于观察的良好习惯，更重要的是要由目的性观察变为思维性观察。为了达到这个教学目标，这就要求我们将观察与思维能力培养并举，引导学生将对事物的感性认识上升到理性认识。只有这样，才能充分体现观察在教学中的重要作用。本文拟就怎样将观察与思维能力的培养相融合谈几点粗浅看法。‎ 一、通过对自然界、生产、生活中化学现象的观察，培养学生发现问题、分析问题、解决问题的能力。‎ 生活离不开化学。掌握知识的最终目的是使所学的知识应用到实践中，解决生产、生活中存在的实际问题。只有这样，知识才具有生命力。在教学中，应引导学生关注与课本有关的生产、生活、科技及社会热点问题。如水资源，日用化工产品，保健和医药，汽车与大气质量，能源，海洋资源，绿色食品与白色污染、环境污染，温室效应，臭氧 层空洞，酸雨，克隆，纳米材料，高能电池等等。以这些与课本有关联的实际问题为线索，创设问题情境，有利于激发学生理论联系实际，学以致用的意识，在解决问题的过程中，培养思维的全面性、深刻性和创造性。‎ 例如：在家庭、学校或社会中，塑料制品的应用非常广泛，给生活带来便利的同时也给环境带来严重的影响。观察到这一现象，可以“家庭中使用塑料制品情况调查”为研究性课题，要求学生调查家庭中使用塑料制品的种类、化学成分、用途及应当注意的问题，并对如何治理的色污染提出合理化建议和设想。‎ 又如：学校地处农村，学生对农作物的生长都有所认识，可以“田野中的化学”为研究性课题，要求学生调查家庭使用化肥、农药的种类、性质、特点、用途及长期使用的利弊，并对如何正确使用化肥、农药提出合理化的建议，设想生产绿色食品的途径。‎ 通过联系实际，把平常生活中的现象引用到化学教学中来，当看到用自己学到的知识解决了一个个实际问题时，学生学习化学的热情大地提高了。‎ 二、对实物、模型、图形等的观察、培养学生的空间想象能力。‎ 在化学教材（旧版）中，给出了8幅晶体结构和16幅分子构图，在教学中应结合精彩纷呈的模型，抓住机会，引发学生的兴趣，引导学生观察，培养学生的空间想象能力和创新思维。‎ 例如：关于NaCl晶体结构的教学，可进行如设计：‎ ‎ ‎ ‎ ‎ ‎ ‎ ‎ 教    学    过    程 ‎ ‎ ‎ ‎ ‎ 设 计 意 图 ‎ ‎ ‎ ‎ ‎ ‎ ‎ ‎ ‎ 多媒体展示：NaCl晶体的一个晶胞的球棍模型和比例模型 ‎ 观察思考：（1）晶体中每个Na+ 周围围绕     个Cl—；‎ ‎               晶体中每个Cl— 周围围绕     个Na+。‎ ‎          （2）晶体中每个Na+ ‎ 周围与它最接近且距离相等的         Cl— 共有     个；‎ ‎              晶体中每Cl— 周围与它最接近且距离相等的         Na+ 共有     个；‎ ‎ 多媒体展示：（A）NaCl的晶胞向三维空间延伸；‎ ‎              （B）采用切割法分别演示立方体晶胞的顶角、棱、面上的微粒被一个晶胞占用的情况。‎ ‎ 观察思考：（3）a、立方体晶胞顶角上的质点对该晶胞的贡献是              ；‎ ‎               b、立方体晶胞棱上的质点对该晶胞的贡献是             ；‎ ‎               c、立方体晶胞面上的质点对该晶胞的贡献是              ；‎ ‎               d、立方体晶胞内上的质点对该晶胞的贡献是               ；‎ ‎          （4）计算NaCl晶体的密度。‎ ‎ ‎ ‎ ‎ ‎  ‎ ‎ 了解NaCl化学式的含义 ‎  ‎ ‎ 从整体到局部观察，培养观察的有序性 ‎  ‎ ‎ 培养空间想象能力，‎ ‎ 利用现代教育媒体突破教学难点；‎ ‎  ‎ ‎  ‎ ‎  ‎ ‎  ‎ ‎ 数形结合，用数学思想解决化学问题，培养创新思维。‎ ‎ ‎ ‎ ‎ ‎ ‎ 又如，关于烷烃分子的教学：‎ 针对模型，引导学生观察——丁烷分子中碳原子空间排列形状如何？每个碳原子与所连碳、氢原子空间结构如何？正丁烷和异丁烷模型中共有多少个球？多少个共价键？正丁烷和异丁烷的空间结构有何不同？‎ 三、通过对图表、数据、公式的观察，培养学生的逻辑思维能力、统摄归纳知识的能力及信息转换能力。‎ 化学中提供的原始材料有多数是以数据、图表、公式、图象等表示的，它们各有优点：数据、图表具有直接性，公式表示具有严密性，图象表示则有直观性和形象性。这就要求学生观察数据、图表，进行数据分析处理、发掘其中的隐含信息，学会将数据、图象、信息转换为文字信息，将文字、数据信息转换成图象信息，以具备较强的信息转换能力。‎ 例如：下表数据是在某高温下，金属镁和镍分别在空气中进行氧化反应时在金属表面生成氧化膜的实验记录（表中a和b均为与温度有关的常数）：‎ ‎ ‎ ‎ ‎ ‎ ‎ ‎ 反应时间：t / h ‎ ‎ ‎ ‎ ‎ 1‎ ‎ ‎ ‎ ‎ ‎ 4‎ ‎ ‎ ‎ ‎ ‎ 9‎ ‎ ‎ ‎ ‎ ‎ 16‎ ‎ ‎ ‎ ‎ ‎ 25‎ ‎ ‎ ‎ ‎ ‎ ‎ ‎ ‎ ‎ MgO厚度：Y / n m ‎ ‎ ‎ ‎ ‎ 0.05 a ‎ ‎ ‎ ‎ ‎ 0.20 a ‎ ‎ ‎ ‎ ‎ 0.45 a ‎ ‎ ‎ ‎ ‎ 0.80 a ‎ ‎ ‎ ‎ ‎ 1.25 a ‎ ‎ ‎ ‎ ‎ ‎ ‎ ‎ ‎ NiO厚度：Y′/ nm ‎ ‎ ‎ ‎ ‎ b ‎ ‎ ‎ ‎ ‎ 2b ‎ ‎ ‎ ‎ ‎ 3b ‎ ‎ ‎ ‎ ‎ 4b ‎ ‎ ‎ ‎ ‎ 5b ‎ ‎ ‎ ‎ ‎ ‎ ‎ ‎ 请填空回答：（1）金属高温氧化腐蚀速率可以用金属氧化膜的生长速率来 表示，其理由是 ‎                                                      。‎ ‎（2）金属氧化膜的膜厚Y跟时间t所呈现的关系是（填直线、抛物线、对数或双曲线等类型）：‎ MgO氧化膜厚Y属          型，NiO氧化膜厚Y′属         型。‎ ‎（3）Mg与Ni相比较，哪一种金属具有更良好的耐腐蚀性：        ，其理由是                                                           。‎ 评析：本题给出金属表面生成氧化膜的实验记录，要求从实验数据出发，观察数据，分析数据，找出定量规律，建立数学模型，进而从物质内部结构做出解释。这是化学研究问题常用的一种方法，要求学生有较强的逻辑思维、信息转换能力。（答题略）‎ 又如：在高一（新版）教材P36有表2—2：碱金属元素的原子结构表（表略），在教学时，可引导学生观察表中的内容，思考：1、核电荷数的变化规律；2、电子层结构的相同点和不同点；3、原子半径的变化规律；4、讨论原子结构与性质的关系，推测碱金属元素所具有的性质。通过阶梯设问，由浅到深，由易到难，层层推进，引导学生由对表中数据、图形观察，上升到对元素物质的推测的理论探讨，很好地培养了学生的思维能力。‎ 四、对实验异常现象的观察，培养学生的创新思维能力。‎ 由于受药品的质量、溶液的浓度、反应物的配比、仪器的选用及装置是否合理、反应条件的调换、环境的改变等客观因素的制约，导致课堂实验失败，出现异常现象。在教学中，如果把实验目的看作是带领学生探究知识“发现”他们尚未认识的客观事物，并从中学到认识知识的本领，就不会因为出现异常现象而手忙脚乱，影响教学。教师应冷静地对待现象，因势利导，让学生全面观察这些现象，并引导他们运用已有知识和经验，分析发生异常现象的原因，培养学生的创新能力。‎ 化学中很多重大的研究成果都来自于对异常现象的思考。如德国慕尼黑技术大学的一个研究小组通过一次偶然的实验室爆炸事故，发现了一种强力炸药，这种新的爆炸材料是一种特殊的硅物质，其爆炸力相当于TNT炸药的7倍。这种爆炸材料是科学家们受到三年前的一次实验室事故的启发而发现的。当时，科学家们原打算进行多孔硅的光学特性测试。他们把这种海绵状的材料放入一个真空装置中，并用液氮为其降温，可是不小心真空装置出了缝隙，空气跑了进去，结果立即发生了“十分猛烈的爆炸”。‎ 又如：关于Fe（OH）2的制备的实验教学。‎ 演示：新制FeSO4溶液与NaOH溶液反应，只产生灰绿色沉淀，与课本描述的现象不符，没有看到白色沉淀。提问：为什么不出现白色沉淀呢？引导学生思考，分析原因。有的学生提出，可能是NaOH溶液中溶有氧，将煮沸NaOH溶液再试验。演示：新制FeSO4溶液与煮沸的NaOH溶液反应，产生了白色沉淀，但很快变成灰绿色。追问：怎样使白色沉淀保持更长久？有的学生提出可在上面加少量苯或汽油，再试验。果真如此！这样通过一提问，一追问，原本失败的实验，成了很好的反面教材，不但加深了学生对知识的理解，更培养了学生的创新能力。‎ 在化学教学中观察是多方面的，思维能力的培养也是多角度的。以上几点，只是本人的一些不成熟的看法，“观察与思维能力的培养”这一问题，还有待我们进一步探讨。‎ ‎ ‎ 参考文献：‎ ‎（1）、《培养健全的身心——创新教育的基本任务》‎ ‎——《创新教育论》，曾郁国、李安定等著，湖南人民出版社 ‎（2）、《晶体结构》    ‎ ‎——大学《无机化学》（上）第三版，高等教育出版社 ‎（3）、《研究性学习与教师角色》‎ ‎——《研究性学习指南》，邹尚智编，中国人事出版社 ‎（4）、《碱金属元素》‎ ‎——新教材高中《化学》第一册（必修），人民教育出版社